Переделка UNI-T UT61E на 3-х вольтовое питание от батарей АА и другие доработки с помощью китайских модулей.

По просьбам трудящихся, решил представить общественности статью о переводе многими любимого и народного мультиметра на 3-х вольтовое питание от двух батарей АА вместо батареи «Крона», она же 6F22. Дополнительно будет внедрение подсветки, а так же перевод прибора на USB для связи с ПК. Кого заинтересовало, прошу под кат.

Всем хорош UT61E, перечислять его достоинства и недостатки я не буду, для этого приведу ссылку на обзор. Но вот питание от «Кроны» ограничивает его возможности на мой взгляд. Сама «Крона» в нем живет около года, при использовании хотя бы раз в день. К тому же, даже в Москве купить нормальную «Крону» можно не на каждом углу, а вот батарейки АА продаются в любом продуктовом магазине. При питании от «Кроны» про подсветку можно забыть, хотя в приборе для этого все есть, просто добавь воды светодиоды. Еще прибор имеет постоянно активированную «связь с ПК», вследствие чего автоотключение не работает. Расходует батарейку ИК-светодиод передатчика, ну а так же можно забыть выключить сам прибор.

Меня такой режим полностью устраивает, поэтому дорабатывать я это не стал. Не люблю автоотключение, сколько раз устраивал КЗ пока лезешь «тыркнуть» заснувший прибор, хорошо хоть кофе варить ему при этом не надо! Связью с ПК я пользуюсь когда нет места на столе, это очень удобно, т.к. прибор можно положить на любой свободный пятачок, а смотреть в монитор. В общем, надеюсь моя позиция понятна. С возрастом я вообще прихожу к выводу, что нарушать оригинальность конструкции есть зло, поэтому если куда-то свои ручонки сую — это должно быть четко обосновано для самого себя. Все, пожалуй хватить лить воду — перехожу к сути.

Про модули на базе MT3608, она же SX1308, она же жора SDB628, в наших электронных кругах не знает только ленивый. И возникла у меня мысль подробно его изучить на предмет замены «Кроны». До этого модуль был успешно опробован при стационарном питании на выходной ток до 1А, модуль себя показал превосходно, MC34063 можно со спокойной совестью отправлять на свалку истории. Очень удачная китайская штукенция, но как известно все китайское надо «допиливать». Это касается входных/выходных емкостей, разводки делителя, а так же опционально можно добавить LC-фильтр на выход, для устройств критичных к чистому питанию.

Теория
И так, сразу что я сделал: повесил дополнительно два танталовых конденсатора по 22мкФ на вход и на выход, прямо на имеющиеся керамические, убрал подстроечный резистор, рассчитал и припаял делитель для выходного напряжения 9В.

Рассчитывается он по формуле: Vout = 0.6 x (1+ R1/R2), где 0.6 опорное напряжение. Подогнав к стандартным номиналам в итоге вышло следующее: R1=13кОм, R2=910Ом. Но так как входное сопротивление вывода ОС микросхемы достаточно высокое, я попробовал еще 130к/9,1к и 1,3М/91к. Остановился на 130к/9,1к. При Uпит=3В на холостом ходу преобразователь потребляет 0,5мА, когда при 13к/910 — 2,5мА. Проверил присутствие мягкого запуска и нужный диапазон входного напряжения. Отключается модуль при Uпит<1,9В, включается при Uпит>2В. Задавшись током потребления прибора в 7мА (что с тройным запасом) подсчитал КПД при входном 3В, всего 70%, негусто. Ну и ладно, все равно большую часть времени я буду работать с подсветкой, а это еще 12мА и КПД уже ближе к 80%. Но все это были настольные исследования, которые показали самое главное, возможность работы от 3В и полное использование батареи до 1,9В, что составляет 0,95В на элемент, неплохо однако.

Практика
В хозяйстве у меня имелось два UNI-T UT61E, один из которых я решил пустить под нож. Это важно, т.к. в дальнейшем я буду сравнивать переделанный прибор и оригинальный. Начнем пока с самого прибора. Существуют две версии, старая и новая. У новой версии три входных цепи защищено термисторами, вместо двух. Меньше напряжение ограничения на амперах, за счет моста с диодом в диагонали, вместо двух встречно-последовательных стабилитронов на 6,8В, а так же посадочные места под установку трех варисторов, вместо двух. И экранированный делитель или что-то подобное, не вникал особо, в обвязке АЦП. Так же в новой версии на плате имеются прорези под варисторами, вернее под местами для них. Оба моих экземпляра старой версии, поэтому все нижеописанное будет верно для нее. Обе схемы и всю документацию на компоненты я приложу в архиве. Максимальный ток потребления составляет 2,5мА при .
И так, для чего же нужно 9В, ведь сама м/с АЦП ES51922 умеет питаться от 3В:
Линейный стабилизатор 7201U30, который из 9В делает -3В.
Измеритель-конвертор TrueRMS — AD737.
Пищалка, она же buzzer, так как она пьезо используется специальный «драйвер» на HCF4069 (CD4069).
Делитель напряжения для слежения о состоянии батареи.
Из этого всего 9В необходимо только AD737, остальное можно переделать, а пищалку заменить на любую 3-5 вольтовую, добавив транзистор. Но при потребляемом токе всего 2,5мА нет смысла перепахивать весь прибор и городить огород, согласитесь? Поэтому было решено ничего не трогать, а просто «врезать» преобразователь, добавить подсветку и успокоиться.

Пульсации или не все так просто
Разобрав прибор, я подвесил преобразователь на крокодилах к контактам для «Кроны» и подал с линейного ЛБП 3В. Я конечно знал про пульсации, но такие чтобы стрекотала пищалка сама по себе я не ожидал! Но в оправдание всему прибор при этом работал стабильно! Правда проверять его дальше режимов вольтметра DC и AC я не стал…

Подключив осциллограф и задав нагрузку 25мА (что с запасом) я обнаружил хорошую такую широкополосную «пенку» 30-35мВ и стал чесать репу… Чего же делать? Увеличение емкости выходного конденсатора и добавление мелких керамических не помогало. Тогда в голову пришли две идеи активный фильтр на полевом транзисторе а-ля виртуальная батарея и LC-фильтр. Первый вариант я оставил на потом, к тому же пришлось бы компенсировать падение на полевике добавлением напряжения до 13-14В, а как показали эксперименты этот преобразователь хорошо работает при разнице выхода со входом не более 6В, дальше уже туговато ему или греется на высоких токах потребления или просто КПД падает, при небольших нагрузках. Оставался LC-фильтр.

Достал коробочку с катушками и стал экспериментировать, даже попробовал синфазный дроссель, но все свелось к тому, что чем выше индуктивность — тем лучше. Еще раз напомню, что какую-то основную частоту выделить я не смог, возможно на цифровом осциллографе смог бы. А вот по входу те самые 1Мгц с хвостиком я смог увидеть. Хороший результат дал дроссель 1000мкГн, далее я подобрал минимально необходимые емкости, которые приводили к видимому результату. В итоге пульсации упали ниже 5мВ и картинка стала больше походить на шум, нежели на интермодуляции. Схема, с продолжением нумерации элементов даташита приведена ниже.
Где С2 штатный керамический конденсатор на 22мкФ, С3 танталовый на 22мкФ и С4 и С5 Panasonic FR на 220мкФ/16В и 100мкФ/16В. Снова подключаю к прибору, треск в пищалке пропал, уже хорошо! Т.к. 2,5мА это ни о чем, подсоединяю подсветку пока что напрямую (без выключателя) и замеряю пульсации. Они еще ниже, т.к. я закладывал 25мА, а с подсветкой прибор кушает 15мА. А после линейника вообще красота, осциллографом на 5мВ/кл. уже ничего не разглядеть! Остановился на этом варианте и проверив прибор во всевозможных режимах, сравнив показания и поведение со вторым экземпляром заключил, что можно уже переходить к слесарным работам.

Слесаринг & Допилинг
Забегая чуть-чуть вперед, мне понадобился такой набор
Для начала я решил удостовериться, а влезают ли в прибор две батареи АА без переделки, оказалось что не влезают.Попытка примерить отсек-батареишницу, как видите — тоже не лезет.Отрезаю нижнее «ложе» для «Кроны» алмазным кругом на 22мм, делать это лучше с изнаночной стороны.Так же обрезаю по бокам примерно на 1 мм батареишницу.Теперь все подходит друг к другу. Только остаются прорехи на торцах, что успешно решается с помощью пластикового подоконника.Выпаиваю родные контакты.Приклеиваю проставки из подоконника к батареишнице на суперклей. Вставляю батарейки, предварительно изолирую их выводы, закрываю корпус и выравниваю по высоте относительно платы так, чтобы под отсеком до платы оставался 1мм или чуть больше. Отлично! Все влезает!Теперь крышка. Обкусываю у нее «юбку» и клею по центру полоску вспененного полиуретанового скотча. Как потом выяснится, таких полосок нужно будет 4 штуки бутербродом, но это так — перестраховка. Батареишница даже без боковушек настолько сурова, что очень крепко держит батареи без всяких подкладок.Ну и наконец вставляю батарейки и закрываю крышку. Убеждаюсь, что все нормально и уже окончательно приклеиваю отсек к корпусу.

Теперь когда с грубыми слесарными работами покончено, можно заняться нутром. Установить подсветку, разместить, закрепить и распаять все дополнительные элементы. Ну и напоследок заняться USB-кабелем.

Нутро
Первым делом я решил установить светодиоды, для этого надо открутить три винта и аккуратно отжать две защелки по бокам и следить при этом, чтобы дисплей оставался внизу, а снялась только плата.Прикидываю длину проводов и припаиваю их к светодиодам, сами светодиоды сажаю на суперклей, для надежности сверху прихватываю еще двумя полосками из тонкого пластика, так же на суперклей.Провода от светодиодов пройдут через центральное отверстие.Пока плата снята устанавливаю варисторы. Тут уж какие были под рукой, а именно 7мм на 275V RMS, по две штуки последовательно. Сразу скажу, что кроме как в розетку я этим прибором лазать никуда не собираюсь, поэтому такое напряжение ограничения меня устраивает. Кому интересно, полный номинал V275LA2P, даташит прилагается в общем архиве. После установки входная емкость возрастет на ~140пФ, по ~70пФ на варистор, что соответствует даташиту.Убеждаюсь, что никого нет дома, а свет горит. Собираю все назад и разрезаю дорожку, концы разреза облуживаю.Схема разреза.Далее подготавливаю сенсорный модуль, для этого выпаиваю с него светодиод и его ограничительный резистор, ставлю кляксу на букву B (режим триггера) припаиваю на свободное место резистор 10кОм 0805, и подсоединяю выход модуля через этот резистор, разрезав дорожку и повесив еще одну кляксу.Долго думал как бы разместить модуль, чтобы он ничему не мешал, в итоге нашел вот это место, чтобы был доступ к саморезам и не мешаться ИК-светодиоду при этом. Устанавливаю транзистор припаяв базу и эмиттер, а коллектор отгибаю назад, припаиваю провода питания. Но все-таки корпус не закрывается! Поэтому модуль пришлось сточить по самые отверстия, вот тогда все закрылось. Можно окончательно его приклеить к основной плате.Схема подсветки. С помощью R1 подбираю желаемый ток.Далее размещаю и распаиваю преобразователь, который потом клею к основной плате через пластиковый квадратик 8мм и высотой 3мм.Схема распайки.Подключение сенсора подсветки. Тут важно не перепутать полярность, т.к. штатный линейник включен так, чтобы делать -3В, зеленый провод идет к GND, а оранжевый к VCC сенсорного модуля. Эти точки и есть тот самый C35.Ну и напоследок окончательный общий вид.

На этом этапе можно уже закрывать прибор, не скручивая корпус. И первично проверять его работоспособность, в т.ч. сенсора подсветки. Если все хорошо — можно окончательно собирать.

USB-кабель
Для воплощения этой идеи был использован готовый кабель с Алиэкспресс стоимостью около $1,5 на базе PL2303TA, именно TA т.к. поддерживает Win10 (кому важно). Ключевые слова для поиска: «PL2303TA cable»Ковырять коробочку с «глазиком», которая вставляется в сам прибор очень не хотелось, т.к. потом нормально не склеишь. Было принято решение отрезать на другом конце разъем DB-9. Если верить родной схеме на прибор, то в коробочке находится именно то, что изображено ниже. Осталось проверить, работает ли все это от 5В. Оказалось работает, нужно просто инвертировать сигнал. Что и было сделано, см. схему. Вход микросхемы толерантен к 5В, поэтому никаких действий по согласованию уровней не требуется.К счастью подвернулась маленькая коробочка в которую можно упрятать всю схему (один транзистор) и коммутацию.Окончательный вариант кабеля ниже.Проверил весь совместимый софт, родную программу, от MS8040, программу dmm, софт прилагается в архиве. Все работает замечательно! Так же стоить отметить, что у UT61E в отличие от MS8040 опторазвязка сделана более грамотно и ничего в процессе работы не отваливается. В качестве переходников USB to UART были еще проверены FT232RL и CP2102, т.к. у чипа прибора формат специфический 19200, 7n1, odd-четность.

Емкость варисторов.P.S.Статья получилась несколько сумбурной не особо последовательной, т.к. писалась задним числом уже после переделок. Поэтому на некоторых фотографиях второй экземпляр выступает в роли «до переделки». На фотосессию измерений пока нет ни сил ни времени, можете поверить на слово, что все работает, но если очень надо могу добавить.
Ссылка на архив на ЯндексДиске

Планирую купить 0 Добавить в избранное +2 +2

(c) 2017 Источник материала

Пролистать наверх